PENGOLAHAN LIMBAH CAIR

MENGGGUNAKAN ION EXCHANGE

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menghasilkan produk berupa air yang bebas ion – ion pengotor

2. Membandingkan kualitas air sebelum dan sesudah dikontakkan ke

dalam kolom ion exchange

II. ALAT YANG DIGUNAKAN

Unit Ion Exchange

Tempat Sampel

Peralatan Titrasi

III. BAHAN YANG DIGUNAKAN

Sampel yang mengandung ion – ion pengotor

Aquadest

IV. DASAR TEORI

Penukar Ion Exchange

Dalam kolom resin penukar kation terjadi reaksi pertukaran kation

pengotor air dengan H+ dari resin penukar kation, dan dalam kolom resin

penukar anion terjadi pertukaran anion pengotor air dengan ion OH- dari

resin penukar ion.

Resin Penukar Ion1

Resin penukar ion adalah senyawa hidrokarbon terpolimerisasi sampai

tingkat yang tinggi yang mengandung ikatan – ikatan hubung silang serta

gugusan yang mengandung ion – ion yang dapat dipertukarkan. Berdasarkan

gugus fungsionalnya, resin penukar ion terbagi menjadi dua yaitu resin

penukar kation dan resin penukar anion. Resin penukar kation mengandung

kation yang dapat dipertukarkan sedangkan resin penukar anion

mengandung anion yang dapat dipertukarkan sedangkan resin penukar anion

mengandung anion yang dapat dipertukarkan.

Sifat – sifat penting resin penukar ion adalah sebagai berikut :

(Hartono, 1995)

a. Kapasitas penukar ion

b. Selektivitas

c. Darejat ikat silang

d. Porositas

e. Kestabilan resin

Aplikasi Penukar Ion

Dengan memahami prinsip dasar reaksi pertukaran ion dan sifat – sifat

resin, maka dengan mudah dapat dipahami berbagai aplikasi resin penukar

ion dalam industri. Diantaranya adalah : (Imamkhasani, 2004)

1. Perlunakan Air (Water Softening)

Banyak air tanah yang dipakai dalam industri mengandung unsur

– unsur Kalsium (Ca) dan Magnesium (Mg), terutama air tanah yang

diambil di daerah – daerah bergunung kapur. Unsur – unsur tersebut

berada dalam senyawa hidrokarbonat yang larut dalam air, sehingga air

terlihat tetap jernih. Air tersebut yang disebut air sadah mempunyai

banyak kerugian diantaranya :

Sebagai air minum, mungkin akan menyebabkan kecenderungan

terbentuknya batu kandung kencing.

2

Sebagai pencuci, air tersebut akan mengurangi daya cuci sabun.

Sebagai air umpan boiler akan menyebabkan timbulnya kerak

CaCO3 atau MgCO3 yang menhambat hantaran panas.

Oleh karena itu ion Ca2+ dan Mg2+ harus diambil dan salah satu cara

adalah dengan resin penukar ion dalam bentuk R – Na :

2 R – Na + Ca2+ R2Ca + 2Na+

2 R – Na + Mg2+ R2Mg + 2Na+

2. Demineralisasi Air (water demenaralizer)

Air didalam banyak mengandung ion-ion baik kation maupun

anion. Air tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan resin penukar

ion, kation – kation seperti Na+ , K+ , Ca+ , Mg+ , Fe+ dan sebagainya

dapat diambil ileh resin dalam bentuk R-H dengan reaksi :

R – H + K+ R – K + H

Diamna K+ adalah kation. Sedangkan anion – anion seperti Cl- , NO3-,

SO43- dapat diserap oleh resin penukar anion dalam bentuk R – OH

dengan reaksi :

R – OH + A- R – A + OH-

Dimana A- adalah anion. Produk H+ dan OH- dari reaksi akan menjadi :

H+ + OH- H2O

Dengan demikian air akan keluar bebas ion – ion atau disebut

bebas mineral. Oleh karena itu prosesnya disebut demineralisasi atau

biasanya disebut dengan aqua DM. apabila resin telah jenuh, maka

prosesx regenerasi dapat dilakukan dengan mengalirkan asam 4N untuk

resin anion dengan reaksi :

R – K + H- (4N) R – H + K-

R – A+ OH- (4N) R – OH + A-

Dalam industry atau lab dan kesehatan, banyak diperlukan air

bebas dari ion-ion tersebut atau ion bebas mineral.

3

Dalam pembuatan alat demineral air, dapat 3 model yaitu :

a. System 2 kolom (double bed)

Aqua DH

air masuk

Gambar 2. Sistem dua kolom

b. Sistem satu kolom (mixed bed)

Aqua DM

air masuk

Gambar 3. Sistem satu kolom

c. System kombinasi

4

Resin kation +

anion

Resin kation Resin anion

Resin Kation

Resin Anion

Air masuk

Aqua DH

Gambar 4. Sistem kombinasi

3. Detoksifikasi air limbah dan daur ulang

Dengan kemampuan penukar ion seperti diatas, sudah dapat

diduga bahwa resin amat berpotensi dalam pengolahan air limbah.

Kontaminan atau polutan beracun seperti logam-logam berat.

Dengan demikian proses yang terjadi adalah pengambilan

senyawa berbahaya yang dapat didaur ulang dan dihasilkan air yang

bebas mineral yang dapat digunakan kembali.

V. PROSEDUR PERCOBAAN

5

Resin kation + anion

- Mempersiapkan unit ion exchanger

- Menyiapkan larutan sampel yang akan dihilangkan kandungan ion-ion

atau limbah cair buatan seperti sabun

- Mengatur bukaan valve sesuai arah alirannya

- Menghidupkan pompa yang digunakan

- Mengambil sampel hasil dari pengontakan dengan resin dengan

membuka valve produk kolom ion exchanger untuk kemudian melakukan

analisa

VI. DATA PENGAMATAN6

No SampelVolume

Sampel (ml)Volume

Titran (ml)Konsentrasi Sampel (N)

Ph

1 Awal 25 0,9 0,0036 6

2 1 25 0,8 0,0032 6

3 2 25 0,8 0,0032 6

4 3 25 0,7 0,0028 6

5 4 25 0,9 0,0036 6

6 5 25 0,8 0,0032 6

7

VII. PERHITUNGAN

- Sampel Awal - Sampel 1

N1V1 = N2V2 N1V1 = N2V2

0,1 N . 0,9 ml = N2 . 25 ml 0,1 N . 0,8 ml = N2 . 25 ml

N2 = 0,0036 N N2 = 0,0032 N

- Sampel 2 - Sampel 3

N1V1 = N2V2 N1V1 = N2V2

0,1 N . 0,8 ml = N2 . 25 ml 0,1 N . 0,7 ml = N2 . 25 ml

N2 = 0,0032 N N2 = 0,0028 N

- Sampel 4 - Sampel 5

N1V1 = N2V2 N1V1 = N2V2

0,1 N . 0,9 ml = N2 . 25 ml 0,1 N . 0,8 ml = N2 . 25 ml

N2 = 0,0036 N N2 = 0,0032 N

8

VIII. ANALISA DATA

Setelah melakukan percobaan ini dapat dianalisa bahwa alat ion

exchanger ini digunakan untuk menghasilkan suatu produk yang berupa air

yang bebas dari ion pengotor. Alat ini terdiri dari dua buah tabung yang

masing-masing berisi resin yang berbeda. Tabung pertama berisi resin anion

dan tabung kedua berisi resin kation.

Pada tabung yang berisi resin anion air sampel yang digunakan yaitu

larutan CaCO3. Kationnya akan diikat oleh OH- yaitu ion Ca2+. Sedangakan

pada tabung kation dan anion larutan yang awalnya berwarna putih keruh

akan menjadi larutan yang bersih dan bening.

Setelah dilakukan analisa mengenai kandungan ion Ca2+ (kesadahan)

setelah larutan melewati tabung anion dan kation, dapat dibuktikan bahwa

pada saat larutan CaCO3 melewati tabung anion. Pada tabung ini ion Ca2+

akan diikat oleh ion OH- sehingga nilai kesadahan akan semakin berkurang

dari nilai sebelumnya sehingga didapatkan nilai kesadahannya.

Berdasarkan data-data yang didapatkan bahwa alat ion exchanger ini

bekerja dengan baik. Hal ini terbukti dengan setelah larutan CaCO3

melewati tabung anion nilai kesadahannya turun secara drastis. Yang berarti

bahwa ion Ca2+ telah diikat oleh resin OH- yang berada ditabung anion. Jadi

kualitas air sebelum dikontakkan dengan kolom ion exchanger masih

banyak mengandung ion Ca2+ tingkat kesadahannya tinggi. Setelah

dikontakkan dengan kolom exchange tingkat kesadahannya rendah.

9

IX. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan dapat disimpulkan bahwa :

- Limbah cair yang dikontakkan kedalam ion exchange menghasilkan air

yang memiliki kualitas yang lebih baik dibandingkan sebelumnya.

- Pada ion exchanger terdapat resin penukar ion yaitu resin penukar anion

dan resin penukar kation.

- Ion exchange digunakan untuk menghasilkan produk berupa air yang bebas

dari ion-ion pengotor.

10

DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet. 2014. Penuntun Praktikum Pengendalian Pencemaran. Palembang :

Politeknik Negeri Sriwijaya.

Metcalf and Eddy. Waste Water Engineering, Treatment Disposal and Reuse

2nd.en. Tata Mc Graw-Hill Publishing Company : New Delhi.

11